地震诱发的高速远程滑坡过程中土结构破坏和土粒子破碎引起的两种不同的液化机理

本文的主要目的是探讨地震诱发的高速远程滑坡的液化机理。通过排水和不排水环剪的对比试验,以及对地震诱发的不同类型的滑坡实例的现场调查,考察了土结构破坏和土粒子破碎产生的滑动带液化的不同机理。土结构破坏引起的液化在滑坡发生时即可产生,而土粒子破碎引起的液化需要在滑动过程中产生。在此基础上提出了滑动带向滑体内的扩展模型,并分析了两种液化机理引起的滑坡体形态的差异。本文的独到之处在于揭示了土粒子破碎对高速远程滑坡的重要影响,强调了在滑坡灾害预测研究中必须同等重视滑坡体结构和土粒子易破碎性的调查分析。     

大型高速环剪试验机及其在滑坡研究中的应用

从介绍用于研究高速大型滑坡高速机制的大型高速环剪试验机的特性出发 ,分别论述该试验机在大型高速滑坡的“液化机制”、滑体滑动时滑动摩擦角的测定 ,以及在土体环剪特性研究中的应用。大型环剪试验机能够再现滑坡的滑动过程 ,测定相应的试验参数 ,为滑坡的高速、远程机理的研究提供了新的途径     

甘肃岷县永光1#流滑型黄土滑坡的远程滑动特征

流滑型黄土滑坡是黄土地区沿沟道或斜坡远程滑动和堆积的长条状特殊类型滑坡，常造成难以预料的严重灾害。2013年7月22日7时45分,甘肃岷县漳县Ms6.6级地震诱发的岷县永光1^#滑坡体积约23×10⁴ m³，造成12人遇难。滑坡前后缘高差175 m，总长度1 030 m，高长比值为0.17，属远程滑坡。通过现场调查和对滑动过程观察资料的综合分析，探讨了其滑动过程特征、不同部位的滑速及变化情况，分析了滑动机理。受地震作用促发和地形条件等影响，永光1^#滑坡经历了2次加速—减速的复杂滑动过程，滑坡首先在前部平台区整体滑动50～130 m，前缘约6×10⁴ m³滑体再沿前部沟道滑动740 m，最大滑距达870 m，滑动总历时约7 h，最大滑速约10.6 m/s，平均滑速0.034 m/s。永光1^#滑坡由地震和前期降水耦合作用形成，地震前大量降水的入渗和软化，滑动过程中高含水率滑带土产生高孔隙水压力，甚至导致液化发生，圈闭的沟道地形和滑带土的低渗...     

不同环剪条件下三峡库区童家坪滑坡滑带土强度特性

研究不同环剪条件下库岸堆积层滑坡滑带土强度特性对滑坡稳定性评价具有重要意义.针对目前在库岸堆积层滑坡滑带土力学特性方面研究薄弱的问题,以三峡库区童家坪滑坡滑带土为研究对象,采用ARS-E2环剪仪开展了不同剪切速率下的剪切试验,研究了等速剪切、加速剪切以及减速剪切作用下滑带土强度变化特征.试验结果表明:滑带土试样在恒定的...     

四川茂县周场坪深层滑坡滑带土环剪试验强度研究

位于四川省茂县岷江左岸的周场坪滑坡为一大型深层蠕滑型古滑坡,其曾于1982年发生大规模快速复活并堰塞岷江。根据现场地质调查和工程地质钻探资料分析,该滑坡目前正处于深层蠕滑变形中,且降雨对滑坡变形速率具有重要影响。滑坡滑动速率和含水率对滑带土的力学强度特性,以及滑坡的变形和进一步破坏具有极大影响,为研究含水率和滑坡滑动速率对周场坪滑坡滑带土力学强度的影响,本文在滑带土基本物性测试分析基础上,开展了不同含水率(8%、15%和25%)和不同剪切速率(0.1 mm·min-1、5 mm·min-1和100 mm·min-1)的滑带土环剪试验。试验结果表明:在长距离剪切条件下,滑带土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,且高含水率条件下强度降低幅度更大;随着剪切速率的增加,试样应变软化现象更加明显,其峰值强度和残余强度一般先增大后减小;由峰值强度和残余强度线性拟合的强度参数内摩擦角随剪切速率的增加则先增大后减小。研究认为在强降雨条件下,高含水率的条件使滑带土抗剪强度显著降低,易导致周场坪滑坡蠕滑加速,加快的滑动速率会再次降低滑带土的抗剪强度,从而导致滑坡发生周期性蠕滑,并可能再次发生整体复活堵塞岷江。     

川西巴塘茶树山滑坡发育特征及形成机理

川西巴塘茶树山滑坡位于金沙江断裂带和巴塘断裂带的交汇处,区内地质构造复杂,新构造活动强烈,大型滑坡频发。茶树山滑坡为一古滑坡堆积体复活形成的滑坡。该滑坡自2001年7月首次出现滑动变形之后以蠕滑变形为主,不断的变形作用促使滑坡变形速度加快,滑坡体上出现了各种滑动形迹,于2006年1月7日发生大规模滑动。该滑坡目前仍处于不稳定状态,滑坡体变形破坏迹象较为明显,有进一步发生变形破坏的可能。在野外调查的基础上,对茶树山滑坡滑带土进行了大型直剪试验研究,获得了不同含水率条件下的滑带土抗剪强度变化规律,结果表明随含水率增大滑带土强度有明显减小的趋势。综合野外调查、物探钻探以及试验分析认为茶树山滑坡的形成机理为:受断裂构造作用,岩体结构面密集发育,岩体破碎程度高,岩土体力学性质差;上部透水层和下部隔水层的二元结构为滑坡体的富水提供了有利条件,强降雨作用使滑坡稳定性处于临界状态,渠水入渗和冻融作用直接诱发滑坡的发生。采用FLAC~(3D)对目前茶树山滑坡的稳定性进行模拟,结果表明,在强降雨条件下滑坡体出现明显的变形迹象,滑移面即将贯通,可能再次发生大的滑动。从滑坡形成机理角度考虑,加强排水、避免渠水再次入渗可以有效地控制坡体稳定性。     

不同环剪方式下滑带土残余强度试验研究

以三峡库区黄土坡滑坡滑带土为研究对象,利用环剪仪研究了黄土坡滑坡滑带土在单级剪、预剪以及多级剪3种环剪方式下的残余强度特征。试验结果表明：不同环剪试验下剪切带的形成与剪切位移相关;残余强度随有效法向应力的增大而增大,对于已经存在剪切带的滑带土,环剪时能很快达到残余强度状态;滑带土环剪轴向压缩分初始剪胀、颗粒运移压密和稳定压密3个阶段,且每个阶段剪应力变化趋势不同;预剪试验和多级剪切试验得到的残余强度偏大,应该首选单级剪切试验测试滑带土残余强度指标。     

镇雄赵家沟滑坡特征及基于坡体结构的失稳机理研究

2013年1月11日云南省镇雄县发生特大山体滑坡灾害,造成赵家沟村民小组46人遇难和严重经济损失。基于数次滑坡现场调查和勘查所获得的基础数据,本文对滑坡特征及变形失稳机理进行了较系统的研究。（1）滑坡发育在崩坡积体中,坡体自后缘向前缘具有黏粒含量、密实度增加而孔隙度、透水性减小的特点;（2）滑坡后缘为飞仙关组强风化粉砂岩与崩坡积体的接触界面,滑动带为崩坡积体内含砾粉质黏土坡积层;（3）滑坡发生前,坡体后缘已发育张拉裂缝,前缘已发生小型鼓胀破坏,属典型蠕滑-拉裂变形破坏模式;（4）滑坡具有分块先后滑动特点,左、右及后缘边界坡体在主滑体后发生滑动,滑移过程中也存在分区现象;（5）滑带土为低液限含砾黏性土,呈液化流塑状态,抗剪强度低;（6）启程高速是斜坡应变能长期积累、瞬间释放的结果,滑程高速与滑坡体冲击液化有关,部分滑体存在临空飞行现象。建议加强滑源区两侧裂缝的变形监测和乌蒙山区类似坡体的灾害预警。     

再论大光包滑坡特征与形成机制

摘 要 大光包滑坡是汶川地震触发的规模最大的巨型滑坡。滑坡位于安县高川乡、汶川地震发震断裂上盘,滑动距离4.5 km,堆积体宽度2.2km,面积7.8 km2,估算体积7.5亿m3。与地震灾区178处特大滑坡相比,大光包滑坡除了强震触发崩滑灾害具有的震动溃裂、溃滑失稳、超强动力和大规模高速抛射与远程运动等特征之外,其存在一个长度大于1km的长大滑面,是其余滑坡绝无仅有的！作者在去年研究的基础上,又多次到现场调查、测绘并取样分析,初步认为大光包滑坡发生过程为一次性完成,滑带物质组成较为复杂,主体为震旦系（Zd）风化程度较高的泥质灰岩,局部夹泥盆系沙窝子组（Ds）磷矿及其伴生矿。滑坡形成机理主要分为以下3个阶段:即(1)坡体震裂阶段:在强震作用下后缘拉裂边界及上游拉裂边界形成,并与下游侧的岩层层面构成巨大的V型楔形体;(2)滑面碎裂化,摩阻力急剧降低阶段:滑坡下游边界（主控滑动面）滑床被震裂、松弛、剪胀-扩容并碎裂化,产生滚动摩擦效应,导致滑面摩阻力急剧降低;(3) 前部锁固段剪断,高速溃滑阶段:滑体前部滑面上的锁固段在强震持续作用下,产生突发性剪断,从而导致整个巨大的楔形体,如同拉抽屉一样,沿岩层走向高速溃滑而下;（4）震动堆积阶段,滑体冲过黄洞子沟,受到迎面山体的强力阻挡,逆冲爬高500余m后,表部惯性极大的松散岩土体快速折返并震动堆积、荡平,余势不减的碎屑流汇入滑坡扩容抛撒体,向黄洞子沟下游流动1km,止于大偏桥。     

干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究

库区水位周期性波动,巨大的水位变幅使库岸滑坡滑带土处于干湿循环变化之中,而干湿循环作用影响土体的强度特性。基于此,以三峡库区某典型库岸滑坡滑带土体作为研究对象,对经历不同干湿循环次数的土样进行环剪试验、扫描电子显微镜（SEM）试验和核磁共振（NMR）试验,分析干湿循环作用下滑带土强度特性和微观结构变化规律,并初步探讨干湿循环对滑带土强度影响的微观机制。试验结果表明：干湿循环作用下,滑带土残余强度的劣化特性十分明显,且前3次干湿循环导致土体强度衰减幅度较大,之后衰减趋势减弱,土体强度逐渐趋于稳定,同时,黏聚力的劣化效应大于内摩擦角;随干湿循环次数的增加,以叠聚状、凝块状为主的团粒逐渐分散、解体,颗粒间连接由面?面接触逐渐向面?边、面?角接触演化,表现为土体内孔隙数量增多,土颗粒形态变化,粒间距离增加,微小孔隙逐渐向大孔隙演变;干湿循环作用下,滑带土内亲水性黏土矿物吸水膨胀、失水收缩而引发土颗粒、孔隙及胶结物等微结构变化是导致滑带土残余强度劣化的内在原因。     

强震触发黄土滑坡流滑机理的试验研究——以宁夏党家岔滑坡为例

针对地震触发低角度、长距离流态化黄土滑坡的问题,以1920年宁夏海原大地震触发的西吉县党家岔滑坡为典型案例,开展较为详细的现场勘查与工程地质测绘工作,并结合室内试验研究,揭示了党家岔滑坡特殊的形成机制及运动特征。结果表明:在强震过程中,马兰黄土的原始结构遭到摧毁性的破坏,上层非饱和黄土震裂损伤,后缘拉裂,底部潜在滑带的高饱和黄土层内超孔隙水压力骤增,并产生明显液化,强度骤减,塑性变形急剧累积,剪切面逐渐贯通;之后坡体在地震力水平抛射作用下,高速启动,几个滑块先后沿着295°、300°、80°方向滑向中间沟槽,然后碰撞变向顺沟而下;液化层呈泥流状向前运移,表现为典型的“剪切稀化”流体,达到极低的稳态强度和表观动力黏度,浮拖上部滑体产生低角度、长距离运移,冲出沟口后受到对面山体阻挡,转向沿着堡玉沟往下游侧扩离,整个滑程长达3 km。研究成果有助于深入认识强震条件下流态化滑坡的形成机制,对于防控黄土地区地质灾害具有一定的参考价值和指导意义。     

汶川八级地震滑坡高速远程特征分析

汶川地震触发的高速远程滑坡主要沿龙门山主中央断裂带汶川映秀安县高川北川县城平武南坝青川一线地震破裂带展布。由于获得了1.5g以上的抛掷加速度,具有明显的气垫效应,估计最大滑动速度一般大于70ms-1,滑动距离一般为滑体启动时长度的数倍甚至10多倍,堆积成坝形成多处堰塞湖,最大滑行距离达3.2km。本文重点解剖了位于地震破裂带南西段(初始震中)的汶川映秀牛圈沟滑坡碎屑流、位于地震破裂带中段的北川城西滑坡和位于地震破裂带北东段青川东河口滑坡碎屑流3个典型实例,认为具有如下特征:(1）岩性条件:母岩遭受长期构造动力作用,呈碎裂岩体,后期被强烈风化,岩体极为破碎;(2）抛掷效应:位于汶川地震主断裂带或附近,垂直加速度大于水平加速度,强地面运动持时长,岩体发生振胀和抛掷;(3）碰撞效应:上部滑坡体发生高位剪出和高位撞击,致使岩体碎屑化;(4）铲刮效应:撞击作用导致下部山体被铲刮,形成次级滑坡,为碎屑流体提供了足够展翼和抛洒物源体积;(5）气垫效应:碎屑化岩体快速抛掷导致下部沟谷空气迅速谷状圈闭和向下紊流,形成气垫效应,或者,在下部地形开阔地带压缩空气呈层流状态致使滑体凌空飞行。     

Performance-based assessment of earthquake-induced catastrophic landslide hazard in liquefiable soils

This paper outlines a methodology for evaluating the likelihood of catastrophic landslide occurrence on gentle slopes in liquefiable soils during earthquake. The approach is based on a modified Newmark sliding block model of assessing the earthquake-induced undrained landslide displacements for conditions of no shear stress reversals on the sliding surface. By employing the shear resistance-displacement relationship from undrained monotonic ring shear tests, the simulation model incorporates the sensitivity of computed displacements to variations in yield acceleration. The proposed approach involves an examination of undrained seismic slope performance under various horizontal seismic waveforms scaled to different specific values of the peak earthquake acceleration. An example problem illustrates how the proposed methodology may be used to demarcate, based on the magnitude of permanent seismic displacement, the levels of low, moderate and high risk of catastrophic landslide on a gentle slope in a saturated cohesionless soil susceptible to liquefaction during earthquake.     

Dynamic properties of earthquake-induced large-scale rapid landslides within past landslide masses

During the 2004 Mid-Niigata Prefecture earthquake, thousands of landslides were triggered, among them two large-scale rapid landslides (Higashi Takezawa and Terano landslides) occurred within past landslide masses and dammed the river at the toe of the landslides, posing great risks for the society. Detailed field investigation was performed on these two landslides. To examine the triggering and movement mechanisms, samples were taken from these two landslides. By using a ring shear apparatus, real earthquake wave loading test and cyclic loading tests were performed on these samples. The test results revealed that those sand samples from both landslides can suffer from sliding surface liquefaction phenomenon with very low final apparent friction angles, while the silt sample from Terano landslide showed no liquefaction failure, indicating that the sliding surfaces of these rapid landslides must have been formed within the sand layer in the past landslide masses.     

Effects of geological and tectonic characteristics on the earthquake-triggered Daguangbao landslide,China

The Daguangbao landslide is the largest co-seismic landslide triggered by the Wenchuan earthquake (Ms 8.0) occurred on 12 May 2008. The landslide, which is 4.6 km long and 3.7 km wide, involves a volume of approximately 1.2 × 10⁹ m³. An exposed slip surface, situated at the southern flank of its source area, was observed with a length of 1.8 km along the main sliding direction and an area of 0.3 km². To study the geological and tectonic characteristics of the source area and their contributions to the landslide formation during the earthquake, detailed geological investigations were firstly conducted. And it is reached that the landslide occurred on the northwestern limb of the Dashuizha anticline with its scarp showing several geological structures, including joint sets, local faults, and folds. These tectonic-related structures potentially influenced the failure of the landslide. Secondly, further investigations were focused on the inclined planar sliding surface using 12 exploratory trenches, nine boreholes, a tunnel, borehole sonic data, and micro-images. These data reveal that the rock mass along the sliding surface was the fragmented rock of a bedding fault. A pulverized zone was observed on the sliding surface, which was the zone of shear localization during the landslide. This suggests that the shear failure of the Daguangbao landslide developed within the bedding fault. The rapid failure of the landslide was associated with the degradation of the rock mass strength of the bedding fault both before and during the 2008 Wenchuan earthquake. With this study, we propose that a pre-existing large discontinuity within a slope may be the basis for initiating a large landslide during earthquake.     

陕西泾河南岸大堡子高速远程黄土滑坡运动过程模拟

高速远程滑坡具有速度快、运程远的特点,一旦发生,人员逃离十分困难,往往造成严重灾难,因此对这类滑坡展开研究具有重要意义。对已发生滑坡运动过程进行参数反演和模拟可为潜在高速远程滑坡的预测提供借鉴。因此本文以陕西泾河南岸大堡子高速远程黄土滑坡为例,在野外调查测绘和室内试验的基础上,利用Sassa的滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟分析。结果表明,滑坡体最大平均速度为9.56m·s-1,具有高速运动特点,运动持时为24.5s,滑坡运动过程可分为启动加速阶段（0~5.7s）和运动减速阶段（5.7~24.5s）,加速阶段平均加速度为1.68m·s-2,减速阶段加速度为-0.51m·s-2,加速过程比减速快3倍左右。滑坡区高陡地形和黄土高结构强度为滑坡高速运动提供条件,开阔阶地地形以及阶地砂砾石层近饱和含水条件决定滑坡远程运动特点。     

东河口滑坡－碎屑流高速远程运移机制探讨

摘 要 青川东河口滑坡－碎屑流是5.12汶川大地震触发的典型高速远程滑坡,滑坡自高程1300m处开始滑动,总滑程约2400m,致使780余人遇难。野外调研结果表明,该滑坡自启动到最终静止,分别经历了滑坡启动阶段、重力加速阶段、圈闭气垫效应飞行阶段、撞击折返阶段及长距离滑动堆积阶段五个重要动力过程,最终抵达下寺河左岸的红花地村并形成堰塞湖。文中通过对该高速远程滑坡－碎屑流的地质背景及形态特征进行剖析认为,东河口滑坡启动区的断层破碎带、局部凸起地形以及力学性质较差的千枚岩、板岩的存在,对该滑坡的启动均有着显著影响;滑坡体在运行一段距离后是否可以继续保持高速远程滑动,除了有利的地形外,滑体滑动路径上坡体堆积物的含水状态是促使该滑坡成为高速远程滑坡碎屑流的重要原因之一。     

汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析

大光包红洞子沟巨型滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其体积达7.42亿m3, 堰塞坝高达690m,是我国已知的最大规模地震滑坡和最高的滑坡堰塞坝,也是目前全世界已知的为数不多的几个方量在5亿m3以上的超大规模滑坡之一,其高达690m的滑坡堰塞坝为目前世界最高的滑坡坝。滑坡位于发震断层上盘,距发震断裂映秀北川断裂不足7km。震前斜坡为三面切割的孤立型山脊,相对高差达1500m;斜坡岩层走向与坡面近于垂直,层面延展性极好,构成滑动面形成的基础。调查和分析表明,斜坡的临空条件和贯通性好的灰岩层面是滑坡产生的基础;而高强度和长持时强震地面运动是导致滑坡产生的根本因素。滑坡产生的机理和过程可分为以下4个阶段:即坡体震裂、松弛和解体阶段、高速溃滑阶段、震动堆积阶段、二次抛射和碎屑流堆积阶段。失稳高速下滑的坡体,形成了沿主滑方向长4.2km,宽2.2km的堆积体,高速流动的碎屑流越过下游侧风波岩山脊,沿红洞子沟形成了长1km的碎屑流堆积区。     

Mechanism for the rapid motion of the Qianjiangping landslide during reactivation by the first impoundment of the Three Gorges Dam reservoir, China

The first impoundment of the Three Gorges Dam reservoir in China started from a water surface elevation of 95 m on June 1, 2003 and reached 135 m on June 15, 2003. Shortly after the water level reached 135 m, many slopes began to deform and some landslides occurred. The Qianjiangping landslide is the largest one; it occurred on the early morning of July 14, 2003 and caused great loss of lives and property. Field investigation revealed that, although failure occurred after the reservoir reached 135 m, the stability of the slope was already reduced by preexisting sheared bedding planes. To study the mechanism of the rapid motion of this reactivated landslide, two soil samples were taken from a yellow clay layer and a black silt layer in the sliding zone, respectively, and a series of ring shear tests were conducted on the samples. One series of ring shear tests simulates the creep deformation behavior, while the other series simulates different shear rates. Conclusions drawn from analysis of the ring shear tests indicate that the mechanism of the rapid motion of the reactivated landslide was caused by the rate effect of the black silt layer during the motion phase after the creep failure. The yellow clay layer did not play any important role in the rapid motion in the 2003 event.     

文家沟巨型岩质滑坡高速远程运移特征分析

文家沟滑坡是汶川地震诱发的巨型高速远程岩质滑坡,其运移特征尚不明确.在现场调查的基础上,结合遥感解译,进一步深入研究其运移特征.分析得出,滑体自滑源区差异性启动,途经斜坡区铲刮坡表岩土体,随后以滑行、飞行等方式进入沟谷区,沿沟铲刮两岸坡体继续下行,与岸坡发生了5次明显的冲撞,逐步解体碎屑化,于第3次冲撞后开始大规模减速...